[發明專利]用于三維打印機的粉末進料機構

有效

• 申請號: 201380048480.2
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN104837607B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 弗雷德里克·威爾斯特·特耶萊森;安德斯·奧恩肖爾特·哈特曼
• 申請（專利權）人: 惠普發展公司有限責任合伙企業
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司11018
• 代理人: 周艷玲

發明領域

本發明涉及用于例如適合于用作快速成型設備的三維打印機(其中三維模型通過多個層的連續沉積來構建)的粉末進料機構。

發明背景

目前有很多用于使用添加劑制造技術(例如通過層構建模型層)來構建物理三維模型的不同技術。典型地，例如，通過計算機輔助設計(CAD)軟件或類似軟件表示的三維模型的虛擬設計轉變成連續地構建在彼此上的多個薄(準二維)剖面層。

有許多已知的其中可形成剖面層的方式。例如，已知的是燒結綠色物料的沉積區域的所選子區域(例如，通過引導激光束越過所述子區域)。該布置在WO?2004/056512中公開。另一實施例涉及二維熱源或光源的使用，所述二維熱源或光源布置為通過掩蓋無需熔化的區域而同時熔化或固化全部所選子區域。該布置在US?2002/0149137中公開。

WO?2011/045291公開了其中通過使用相對于物料床可移動的熱敏打印頭借助于多個剖面層的連續沉積來構建三維模型的三維打印機。此裝置適合于和可流動構建物料比如聚酰胺粉末一起使用。為產生待用熱敏打印頭處理的粉末的層，粉末堆通過合適的平臺沉積在物料床的一端處以及散布在物料床上并且通過壓力板或類似物壓實。

US?2010/0151136公開了其中通過熱處理粉末狀構建物料的連續層來構建模型的另一種三維打印機。在該實例中，用于每層的粉末在板條上從構建粉末容器運輸至物料床。板條附接至傳送帶，傳送帶使板條在穿過其中收集粉末的構建粉末容器的路徑上移動至物料床。傳送帶然后布置為使板條豎立在物料床處，來將所收集的粉末沉積成堆，以在打印過程開始之前散布到層中。

EP?2?450?177公開了其中通過熱處理粉末狀構建物料的連續層來構建模型的三維打印機的另外的實例。在該實例中，用于每層的粉末從粉末室氣動地運輸至分配漏斗，粉末從分配漏斗可成堆地沉積在物料床上并且以常規方式散布到層中。

發明概述

最一般來說，本發明提供了用于三維打印機的粉末進料機構，其中粉末堆從粉末容器提取，以遍布物料床散布而不是下降或沉積在物料床上。此布置既可使粉末從粉末室行進到物料床的路徑能夠減少或最小化，又對待散布在物料床上的粉末堆的形狀給予較大控制。此外，此布置使粉末容器和粉末進料機構能夠定位在打印機的基底中，這意味著其不影響可由打印機構使用的物料床以上的空間。本文中，三維打印機意圖表示用于構建三維模型(通過該模型的多個剖面層的連續沉積)的打印機。提及的粉末堆可意指具有大于或等于設置覆蓋物料床的構建層所需要體積的體積以及大于(例如10倍或更多倍大于)物料床上構建層的標準高度的高度的長形構建物料堆。

根據本發明，提供了粉末進料機構，其用于將粉末狀構建物料從粉末室運輸至三維打印機的物料床，粉末進料機構包括：載體臂(carrier?arm)，其布置為在粉末捕獲位置和粉末遞送位置之間穿過粉末室移動；支撐平臺，其具有用于運載粉末狀構建物料堆的粉末支撐表面，支撐平臺附接至載體臂，以當載體臂在粉末捕獲位置和粉末遞送位置之間移動時，與載體臂沿著穿過粉末室的路徑移動，其中，當載體臂在粉末遞送位置中時，支撐平臺的粉末支撐表面在橫向方位中，以便位于與物料床齊平，并且其中載體臂樞轉地安裝在粉末室之上，以在上沖程和下沖程移動期間穿過粉末容器來回擺動。載體臂和支撐平臺因此可起作用以從粉末室舀出粉末并且將粉末帶到與物料床相同的水平。

因此，支撐平臺可以弧狀路徑移動穿過粉末室。可選地，載體臂可以可移動地安裝在粉末室的側壁中形成的槽中，槽的形狀界定載體臂在上沖程和下沖程移動期間移動的路徑。在另一實施方案中，載體臂可安裝在四桿機構上，所述四桿機構布置為在上沖程和下沖程移動期間來回拉動載體臂穿過粉末室。

粉末支撐表面可以是凹面的，以輔助保持粉末。可選地，粉末支撐表面可以是平的。在支撐平臺上使用平表面可使全部的運載粉末能夠進入散布裝置，比如水平移動卷筒或散布刀片(blade)，其將運載粉末推到物料床本身之上。這可使保留在支撐平臺上的粉末的量最小化。

載體臂可包括一對支桿，所述一對支桿間隔開并且在一端處固定至可旋轉軸。支桿可在大體上正交于軸的旋轉軸線的方向上平行于彼此伸出。可旋轉軸可安裝在粉末室之上，使得在粉末捕獲位置中，該對支桿大體上向下延伸到粉末室中，并且在粉末遞送位置中，該對支桿大體上水平地朝物料床延伸。支桿可具有面向穿過粉末室來回移動的方向的薄剖面。在移動期間由粉末室中的粉末抵抗支桿施加的阻力因此可減小或最小化。